Po raz pierwszy naukowcy odkryli, że metal leczy się sam po pęknięciu – obserwacja, która może utorować drogę do stworzenia struktur i robotów zdolnych do samonaprawy.
Ale dla tych, którzy martwią się o wzrost Roboty Terminator są realistyczne – Nie rób tego: nowo odkryty mechanizm działa tylko na garść minerałów i to w niewiarygodnie małych skalach – przynajmniej na razie.
„Oczywiście istnieje wiele branż, w których inżynierowie produktu chcieliby przełożyć te odkrycia na celowe podejście inżynieryjne do tworzenia automatycznie samonaprawiających się metali w naszych zastosowaniach konstrukcyjnych” – powiedział główny autor. Brada Boyce’aNaukowiec zajmujący się materiałami z Sandia National Laboratories w Albuquerque w Nowym Meksyku powiedział Live Science. „Metale samonaprawiające się mogą być przydatne w szerokim zakresie zastosowań, od skrzydeł samolotów po samochodowe systemy zawieszenia”.
Powiązany: Prawdziwy robot „Terminator 2” może stopić się, by uciec z więzienia, a następnie twardnieje na rozkaz
Naukowcy wcześniej zakładali, że metale nie są w stanie same się naprawić, ale nowe odkrycie dokonane nieumyślnie przez naukowców badających nanometrowe kawałki platyny i miedzi obala ten wniosek.
Metale są uszkadzane przez naprężenia lub powtarzające się ruchy, tworząc rosnącą sieć mikroskopijnych pęknięć, które mogą prowadzić do katastrofalnych awarii silników odrzutowych, mostów i innych ważnych konstrukcji.
Ale nie wszystkie materiały pękają pod wpływem powtarzających się naprężeń: nawet niektóre nowoczesne polimery Antyczny rzymski beton Wykazano, że z czasem naprawia mikropęknięcia.
W 2013 roku zespół naukowców wykorzystał modele komputerowe, aby wykazać, że minerały mogą również być w stanie wykonać sztuczkę leczniczą, ale nie byli w stanie badać minerałów w dokładnie niezbędnych skalach, więc nie mogli uzyskać żadnych prawdziwych dowodów.
W nowym badaniu, opublikowanym 19 lipca w czasopiśmie NaturaZa pomocą urządzenia zwanego transmisyjnym mikroskopem elektronowym naukowcy zbadali, w jaki sposób nanocząsteczki metalu reagują na powtarzające się obciążenia. Urządzenie przykładało bardzo małą siłę – odpowiednik nadepnięcia na nogę komara – w postaci 200 małych metalowych pociągnięć na sekundę.
w dwóch metalach, miedź I PlatynaPęknięcia pojawiały się i rosły na całym materiale. Ale po 40 minutach metale ponownie się stopiły, nie pozostawiając śladów pęknięć.
Według Boyce’a wyjaśnieniem tej cudownej samonaprawy jest proces zwany „spawaniem na zimno”.
„Krótko mówiąc, w nanoskali lokalne warunki wokół wierzchołka pęknięcia powodują, że dwie strony pęknięcia naciskają na siebie” – powiedział Boyce. „Po zetknięciu obie strony łączą się ze sobą w procesie, który metalurdzy nazywają„ spawaniem na zimno ”. Wydaje się, że ten proces nie zachodzi cały czas, ale tylko w przypadkach, gdy lokalne warunki powodują kontakt skrzydeł”.
Wykonalność nowych obserwacji naukowców pozostaje nieznana. Po pierwsze, aby obserwować procesy spawania na zimno, naukowcy wyizolowali metale w próżni, tak aby nie było atmosfery atomy ingerował w sprzęt. Oznacza to, że nie wiedzą jeszcze, czy proces ten działa tylko w próżni.
Podobnie nieznany jest również zakres potencjalnych metali, które mogą się samonaprawiać. Naukowcy zaobserwowali tylko spawanie na zimno platyny i miedzi, ale nie jest jeszcze jasne, czy powszechnie stosowane metale konstrukcyjne, takie jak stal, również wykonują ten wyczyn.
Jest też kwestia rozmiarówki. Użyte minerały były małe i wysoce uporządkowane w swojej strukturze; Nie wiadomo również, czy makrominerały można nakłonić do leczenia.
Jednak naukowcy są ostrożni i optymistycznie nastawieni, że ich odkrycie może doprowadzić do fundamentalnych zmian w sposobie, w jaki budujemy i konstruujemy metalowe konstrukcje pod kątem trwałości, i może znaleźć zastosowanie w lotach kosmicznych, gdzie cząstki atmosferyczne nie stanowią problemu.
„W rzeczywistości uważamy, że ten proces może już zachodzić w pewnym stopniu nawet w zwykłych metalach i stopach, których używamy w naszym codziennym życiu – przynajmniej w przypadku pęknięć podpowierzchniowych, które nie są narażone na działanie tlenu, a być może nawet w przypadku pęknięć powierzchniowych” – powiedział Boyce. „Aby jednak jak najlepiej to wykorzystać, możemy zacząć myśleć w sekcjach materiałów i projektować mikrostruktury”.
More Stories
Boeing może nie być w stanie obsługiwać pojazdu Starliner przed zniszczeniem stacji kosmicznej
Jak czarne dziury stały się tak duże i szybkie? Odpowiedź kryje się w ciemności
Studentka Uniwersytetu Północnej Karoliny zostanie najmłodszą kobietą, która przekroczy granice kosmosu na pokładzie Blue Origin